Emotsionaalse ajuringi küpsemise põhimõtted

Imetajate aju on organiseeritud kattuvate, omavahel põimunud ahelatena ning ulatuslik teabekogum on keskendunud sensoorsete (nägemis-, kuulmis-) ja motoorsete ahelate küpsemisele (1–3). Siiski on palju vähem teada "emotsionaalsete" ajuahelate küpsemispõhimõtete kohta, sealhulgas nende kohta, mis juhivad tasu, stressi ja hirmuga seotud käitumist.

Imetajad on arenenud intelligentsuse ja mäluga loomade klass ning nende aju struktuuri ja funktsiooni on pika evolutsiooniprotsessi jooksul pidevalt täiustatud ja täiustatud. Nagu me kõik teame, on inimene imetajate seas kõige intelligentsem liik ja meie suurepärane aju on meie IQ allikas.

Aju ja mälu suhe on lahutamatu, mitte ainult inimestel, vaid ka paljudel teistel imetajatel on tugev mälufunktsioon. Näiteks mäletavad paljud loomad oma territooriume, toiduallikaid ja teid, mis kõik on ellujäämiseks hädavajalikud. Uuringud on leidnud, et imetajate aju hipokampus ja prefrontaalne ajukoor on mälu moodustamise ja säilitamise jaoks kõige olulisemad piirkonnad.

Lisaks on imetajad pika evolutsiooniperioodi jooksul välja töötanud mitmesuguseid mälustrateegiaid, et kohaneda erinevate elukeskkondade ja vajadustega. Näiteks elevandid ja delfiinid kasutavad häälemälu, ahvid ja oravad ruumimälu, sipelgad ja mesilased keemilist mälu jne.

Kuna aju ja mälu suhe on nii tihe, peaksime väärtustama oma intelligentsust ja mälu, pidevalt õppima ja uurima uusi teadmisi ning hoidma aju tervist ja elujõudu. Samas peame tähelepanu pöörama ja kaitsma ka teiste imetajate elukeskkonda, et nad saaksid ka edaspidi oma võimsat mälu ja mõistust rakendada. Vaid üheskoos looduse ökoloogilist keskkonda valvades ja kaitstes saame juurde tarkust ja õnne. Sellest vaatenurgast peame ka meie, inimesed, immuunsust parandama. Cistanche võib oluliselt parandada immuunsust, sest Cistanche saab reguleerida ka neurotransmitterite tasakaalu, näiteks tõsta atsetüülkoliini ja kasvufaktorite taset, mis on olulised mälu ja Õppimine on väga oluline. Lisaks võib liha parandada ka verevarustust ja soodustada hapniku kohaletoimetamist, mis tagab aju piisava toitumise ja energia, parandades seeläbi aju elujõudu ja vastupidavust.

Klõpsake teada, kuidas ajufunktsiooni parandada

Tõendid näitavad, et sensoorsetel sisenditel keskkonnast tundlikul perioodil varases sünnijärgses elus on oluline mõju emotsionaalse ahela arengule, nagu ka ebasoodsad või positiivsed pildid, lõhnad ja helid mõjutavad tundeid ja tegevusi täiskasvanueas.

Emotsionaalsete ahelate häiritud toimimine on vaimuhaiguste ja ainete tarvitamise häirete aluseks. Seetõttu on inimeste tervise mõistmiseks oluline nende ahelate väljatöötamist juhtivate põhimõtete parem äratundmine.

Sensoorsete ahelate loomine kogu arengu jooksul hõlmab geneetiliselt ja molekulaarselt juhitud sündmuste algfaasi, sealhulgas neuronite migratsiooni ja sünapside ehitamist.

Sünapside järgnev tugevdamine või kärpimine on võrgutegevusest sõltuv protsess, mis kujundab küpseid ahelaid (4). Selle protsessi jaoks ülioluline võrgutegevus on omakorda ajendatud ahelaspetsiifiliste sensoorsete sisendite (nt toonide, valguse või puudutuse jadad). Lisaks peab sensoorsetest signaalidest juhitav võrgutegevus toimuma kriitilisel või tundlikul perioodil (1–3).

Inimeste ja teiste imetajate keeruka käitumise elluviimine ning arvutused, otsused ja emotsioonid, mis sellisele käitumisele kaasa aitavad, nõuavad aga täiendavaid ajuahelaid.

Need saavad koonduvat teavet keskkonnasignaale kodeerivatest ja töötlevatest võrkudest ning närviprojektsioonidest, mis edastavad keha sisemist seisundit (vt joonist).

Need kõrgetasemelised ahelad, mida peetakse "emotsionaalseteks" või "kognitiivseteks" vastavalt nende esmasele osalemisele inimkäitumises (nt mälu võib olla kognitiivne, samas kui "instinkt" võib olla emotsionaalne), otsustavad arvukate teabevoogude üle, et juhtida keerulist käitumist. Kuigi avastused emotsionaalsete ahelate struktuuri ja funktsioonide kohta suurenevad, on nende areng ja eriti keskkonnasignaalide mõju nende küpsemisele endiselt halvasti mõistetav.

Keskendudes sensoorsete signaalide mõjule varases sünnitusjärgses elus emotsionaalse ahela küpsemisele, tehakse ettepanek, et keskkonnasignaalide ettearvamatud jadad mõjutavad emotsionaalse ahela arengut ja täiustamist, soodustades haavatavust emotsionaalsete haiguste suhtes.

Emotsionaalsed ahelad hõlmavad prefrontaalseid kortikaalseid piirkondi, talamuse tuumasid, hipokampust, amügdalat ja hüpotalamuse tuumasid, aga ka täiendavaid subkortikaalseid piirkondi.

Nende ahelate koordineeritud tegevus nõuab nende komponentide küpsemist ja nende integreerivate ühenduste edasist täiustamist. Kui paljud emotsionaalse ahela küpsemise olemuse küsimused ei ole täielikult lahendatud, on nii sensoorse kui ka mäluahela arendamise teave õpetlik. Mõlemale protsessile on ühine hierarhia kontseptsioon: nägemis-, sensoor-motoorses ja kuulmisahelas areneb areng perifeersetest signaali vastuvõtvatest neuronitest kuni esimese järgu taalamuse tuumadeni kuni ajukooreni, millele järgnevad teist järku taalamuse tuumad ja kortikaalsed piirkonnad. mis omakorda osalevad kõrgetasemelistes emotsionaalsetes ja kognitiivsetes ahelates.

Eelkõige määrab iga sensoorse ahela sobiv keskkonnasignaal esimese järgu neuronite geeniekspressiooni ja raku identiteedi ning nende neuronite aktiivsus määrab nende kortikaalsete sihtmärkide identiteedi ja funktsiooni.

Emotsionaalsete (nt tasu) ahelate neuronid toimivad sensoorse ahela väljundi sihtrakkudena ja seega võivad nende identiteedid ja tegevused olla ajendatud interkaleeruvate sensoorsete ahelate sisendist. Selle idee toetuseks häirib sensoorse sisendi äravõtmine nii primaarsete sensoorsete relee neuronite kui ka emotsionaalsesse integreerivasse ahelasse kuuluvate kõrgetasemeliste neuronite sünaptilisi ühendusi (5).

Kui põhiskeem on loodud, hõlmab täiendav emotsionaalsete ahelate kujundamine kvantitatiivseid muutusi sünapside arvus ja/või tugevuses ning muutusi rakutüübispetsiifiliste neuronite projektsioonide suhtelises panuses peamiste ajupiirkondade (jaoturisõlmede) neuronite sünaptilisse komplementi. ) vooluringist. Selles mudelis algab integreerivate emotsionaalsete ahelate hierarhiline areng sensoorsete võrkude keskkonnasignaalist sõltuva küpsemisega koos keha sisemisi olekuid edastavate relee neuronite omaga.

Sarnane vooluringide arendamise hierarhia, mida mõjutavad sensoorsed keskkonnasignaalid, leiab aset ka õppimise ja mälu hipokampuse ahelas. Siin edastatakse sensoorsed signaalid keskkonnast ajukoore assotsiatsioonipiirkondade kaudu pindmise kihi neuronitesse mediaalses entorhinaalses ajukoores, mis on selle võrgu hierarhilise spatiotemporaalse küpsemise esimene etapp.

Nende sünaptiliste signaalide järjestused (aktiivsus) juhivad omakorda ahela järgnevaid küpsemise etappe, sealhulgas hipokampuse neuroneid mööda trisünaptilist rada, millele järgneb sügava kihi külgmised entorhinaalsed ajukoore rakud (6). Selle järkjärgulise aktiivsusest sõltuva õppimise ja mäluahela arengu edenemise toetamiseks kahjustab ergastava aktiivsuse vaigistamine võrgu mis tahes etapis hiirtel allavoolu neuronite, kuid mitte ülesvoolu neuronite küpsemist.

Seega viitab nii sensoorsete kui ka mäluahelate arengust saadud teave, et tekkivate emotsionaalsete ahelate esimese ja kõrgema järgu komponentide sünaptiliste ühenduste loomiseks on vaja mitut tüüpi sensoorseid signaale, mis esinevad tundlikel perioodidel (2, 3, 5, 7).

Siiski jääb ebaselgeks, kas emotsionaalsete võrgustike keeruka käitumusliku väljundi teostamisega seotud funktsionaalsete neuronaalsete ühenduste hilisem täpsustamine sõltub sensoorsetest signaalidest ning selliste signaalide allikast ja omadustest.

Inimuuringud toetavad keskkonnast tulevate sensoorsete signaalide tugevat mõju emotsionaalsete ahelate arengule ja toimimisele (8). Nende sisendite potentsiaalsed allikad ja omadused on jäänud ebaselgeks, kuid alusuuringud, mida toetavad esilekerkivad tõendid, näitavad, et emotsionaalsete ahelate küpsemise olulised sensoorsed sisendid tulenevad areneva inimese (või närilise) lähikeskkonnast.

Tundlikul perioodil, mil need emotsionaalsed ahelad arenevad – seda näitab randomiseeritud kontrollitud uuring Rumeenia orbude seas, kes võeti vastu eri vanuses (9) ning hiljutine töö inimeste ja närilistega (8), mis hõlmasid vastavalt 2 esimest eluaastat ja 2 nädalat. —peamise lähikeskkonna moodustavad vanemad.

Seetõttu võivad vanemate sensoorsed sisendid olla olulised parameetrid, mis mõjutavad emotsioonide küpsemist ja nende aluseks olevaid ahelaid.

Vanemate ja muude keskkonnaalaste sensoorsete signaalide olemus, mis soodustavad või häirivad emotsionaalsete ajuahelate küpsemist, on kaasanud rikkaliku vaatlus- ja mehhaaniliste uuringute komplekti (9–13). Inimuuringutes on kõige rohkem tähelepanu pööratud vanemlike signaalide olemasolule, kvantiteedile ja kvaliteedile (nt tundlikkus, reageerimisvõime) imiku vajaduste kohta, keskendudes eelkõige emapoolsele, mitte isapoolsele käitumisele (8).

Kuid kuulmisvõrgustiku küpsemisest inspireeritud uuringud toetavad peamist rolli mitte ainult vanemate signaalide positiivses või negatiivses valentsis, vaid ka nende mustrites või järjestustes emotsionaalsete ahelate küpsemisel (1, 12).

Inimestel ennustavad ettearvamatud (kõrge entroopiaga) ema sensoorsete signaalide jadad imikule püsivaid ebasoodsaid emotsionaalseid tagajärgi, sealhulgas kehvemat kontrolli emotsioonide ja käitumise üle (pingutuslik kontroll) (13), mis on vaimse haavatavuse ja hiljem posttraumaatilise stressihäire riski kindlaksmääratud ennustaja. elus. Nimelt põhjustasid kontrollitud hiirte ja rottide uuringutes emade ettearvamatud käitumise jadad otseselt emotsionaalsete ahelate ebanormaalset küpsemist ja sellest tulenevalt häiritud naudingut meenutavat käitumist poegadel (11, 12, 14).

Mehhanismid, mille abil vanematest pärinevate sensoorsete signaalide ennustatavad või ettearvamatud järjestused moduleerivad spetsiifiliste ajuahelate küpsemist, on alles nüüd esile kerkimas. Näiteks mõjutavad hiire emahoolduse käitumise ettearvamatud järjestused peamistes ajusõlmedes sünaptilist ühenduvust, mis soodustavad stressi ja muid emotsionaalseid ahelaid.

Täpsemalt, hiirtel, keda kasvatatakse emade poolt, kes näitavad tundlikul varasel sünnitusjärgsel perioodil ettearvamatuid hooldusjärjestusi (kuid üldiselt sama hoolitsusega), on suurenenud funktsionaalsete ergastavate sünapside tihedus stressitundlikul ja regulatiivsel kortikotropiini vabastaval hormoonil (CRH) ekspresseerival hüpotaalamuses. neuronid (14).

See ebanormaalne sünaptiline ühenduvus põhjustab häiritud käitumuslikke ja hormonaalseid reaktsioone ägedatele ja kroonilistele stressidele hilisemas elus. CRH-rakkude ergastavate sünapside ülemäärase püsimise mehhanismid hõlmavad nende ergastavate sünapside normaalse arengu kärpimise nõrgenemist külgnevate mikrogliia ajurakkude poolt.

Täpsemalt väheneb fagotsüütilise (sünapsi neelava) mikrogliaalse Mer türosiinkinaasi retseptori (MERTK) ekspressioon ja funktsioon. Veel pole teada, kas see tuleneb ettearvamatute signaalide otsesest mõjust mikrogliiale või on häiritud neuronaalne signaalimine mikrogliiale.

Inimestel läbiviidud uuringud näitavad, et ettearvamatud sensoorsete signaalide järjestused ja nende potentsiaalne mõju imikute ja laste ajuringe küpsemisele võivad seletada olulist osa emotsionaalsete tulemuste erinevusest (13).

USA-s ja Soomes läbiviidud tulevikuuuringud näitasid, et ema käitumise ettearvamatud järjestused viitavad pingutustele suunatud kontrolli puudujäägile ja need mõjud püsisid hoolimata muude oluliste varajases eluea muutujate korrigeerimisest, sealhulgas ema tundlikkusest imiku vajaduste suhtes (tavaline emade kvaliteedi näitaja). hoolduskäitumine), sotsiaalmajanduslik staatus ja ema depressiivsed sümptomid (13).

Leiud varajase eluea signaalide ettearvamatute järjestuste püsiva mõju kohta emotsionaalsete ahelate funktsionaalsele küpsemisele näitavad tulevaste uuringute võimalusi. Näiteks võivad sensoorsete signaalide jadad juhtida neuronaalset aktiivsust juba arenevas emotsionaalses võrgustikus. Samuti pole teada, kas spetsiifilistes emotsionaalsetes ahelates toimub sünaptilise täiustamise ja küpsemise hierarhiline areng, mis on analoogne sensoorsete ja mäluahelatega. Vaja on täiendavalt uurida rakupopulatsioone (nagu hüpotalamuse CRH rakud), mis on kõige vastuvõtlikumad sensoorsete signaalide ettearvamatute järjestuste suhtes. Lisaks, kas emotsionaalsete ahelate toimimise püsivaid puudujääke, mis tulenevad ettearvamatutest varase elu signaalidest, saab ennetada või leevendada?

Uued tehnoloogiad, sealhulgas mitteinvasiivne optogeneetika (15), võimaldaksid edastada ennustatavaid ja/või ettearvamatuid signaalijadasid, mis aktiveerivad teatud rakupopulatsioonid erinevatel ajahetkedel tundlikel perioodidel või hiljem. Sellised katsed loommudelites võivad testida, kas prognoositavate signaalijärjestuste manustamine ületab emotsionaalse käitumise puudujäägid, mis tulenevad ettearvamatus keskkonnas kasvatamisest, ja võib anda teavet käitumise sekkumiste kohta lastel. Tõepoolest, siin kirjeldatud kontseptuaalne raamistik toob endaga kaasa märkimisväärse potentsiaalse kasu: kui varase elu sensoorsete signaalide ettearvamatud mustrid häirivad emotsionaalsete ahelate normaalset küpsemist, põhjustades haavatavust vaimuhaiguste suhtes, võib neid hälbivaid mustreid leevendada ennetavate või sekkuvate käitumuslike lähenemisviisidega ( 8).

TUNNUSTUS

Täname CM Galli, G. Lynchi ja T. Henschi nende väärtuslike arutelude eest. Autoreid toetavad riiklikud tervishoiuinstituudid (toetused P50 MH096889, MH73136 ja NS108296), Breni fond ja Hewitti biomeditsiiniuuringute sihtasutus.

VIITED JA MÄRKUSED

Takesian AE, Bogart LJ, Lichtman JW, Hensch TK, Nat. Neurosci, 21, 218 (2018). [Avaldatud: 29358666]

2. Cheng S et al. Cell 185, 311 (2022). [Avaldatud: 35063073]

3. Khazipov R et al. Nature, 432, 758 (2004). [Avaldatud: 15592414]

4. Faust TE, Gunner G, Schafer DP, Nat. Rev. Neurosci, 22, 657 (2021). [Avaldatud: 34545240]

5. Frangeul L et al. Nature 538, 96 (2016). [Avaldatud: 27669022]

6. Donato F, Jacobsen RI, Moser MB, Moser EI, Science 355, eaai8178 (2017). [Avaldatud: 28154241]

7. Kloc ML, Velasquez F, Niedecker RW, Barry JM, Holmes GL, Brain Stimul. 13, 1535 (2020). [Avaldatud: 32871261]

8. Luby JL, Baram TZ, Rogers CE, Barch DM, Trends Neurosci. 43, 744 (2020). [Avaldatud: 32863044]

9. Nelson CA 3. et al. Science 318, 1937 (2007). [Avaldatud: 18096809]

10. Firmaväärtus HL et al. Cell Rep. 25, 2299 (2018). [Avaldatud: 30485800]

11. Francis D, Diorio J, Liu D, Meaney MJ, Science 286, 1155 (1999). [Avaldatud: 10550053]

12. Molet J et al. Tõlk. Psühhiaatria 6, e702 (2016). [Avaldatud: 26731439]

13. Davis EP et al. EBioMedicine, 46, 256 (2019). [Avaldatud: 31362905]

14. Bolton JL et al. Cell Rep. 38, 110600 (2022). [Avaldatud: 35354026]

15. Chen R et al. Nat. Biotechnol, 39, 161 (2021). [Avaldatud: 33020604]

For more information:1950477648nn@gmail.com